Caracterização de filmes finos de derivados de tiofeno para uso em células solares

• Autor(a) principal: Cruz, Cláudia Caldas Rodrigues
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/5956
• topic: Células solares; Polímeros; Feixe de elétrons; Semicondutores orgânicos; Rendimento Iônico; Tiofeno; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA

Polímeros possuem várias aplicações práticas como isolantes elétricos. Porém, uma nova classe tem sido muito estudada, devido à possibilidade de conduzir eletricidade, os polímeros orgânicos conjugados. Os polímeros orgânicos são formados basicamente por átomos de carbono e hidrogênio, porém podem possuir outros átomos em sua estrutura. Neste trabalho, foram investigados filmes finos de um derivado de poli(tiofeno) e de outros compostos orgânicos, o polímero PSiF-DBT {Poli[2,1,3-benzotiadiazolo-4,7-diil-2,5tiofenodiil(9,9-dioctil-9H-9-silafluoren-2,7-diil)-2,5tiofenodila]}. Esse polímero apresenta grande potencial para uso em células solares orgânicas, por apresentar estabilidade química, propriedades mecânicas e processabilidade significativamente superiores frente às células de silício utilizadas atualmente. As amostras estudadas foram nomeadas como PSI-S20 que não sofreu tratamento térmico, e a PSI-S100 que sofreu tratamento térmico a 100 oC por quinze minutos. Os espectros foram obtidos a partir de filmes depositados por spin-coating a partir de solução em odiclorobenzeno. Para a caracterização das amostras, foram realizadas análises através da técnica de dessorção acoplada à espectrometria de massa por tempo de voo e obtidas curvas de rendimento iônico que foram determinadas em função da energia do feixe de elétrons incidente. Os resultados foram discutidos em termos da produção de elétrons secundários. Realizou-se também um estudo morfológico da amostra, variando-se a posição do feixe de elétrons na amostra. O polímero (não tratado e tratado termicamente) foi submetido a um processo de dessorção estimulada por elétrons de alta energia e a dois potenciais de extração distintos (+1000V e +1200V). Obteve-se a curva de rendimento iônico do íon S+, a partir de espectros adquiridos em diferentes energias do feixe de elétrons. Verificamos que há diferenças significativas quanto as intensidades dos espectros das amostras e que para altas energias do feixe de elétrons, o rendimento obtido de íons S+ aumenta consideravelmente. Esse comportamento pode ser explicado devido aos elétrons secundários gerados no processo. Para o estudo da morfologia desse polímero, variando a posição da amostra no manipulado (Z) obtendo-se mapas de contorno que nos permitiu estudar a composição da amostra e sua distribuição. Obtivemos que as amostras PSi-S20 e PSi-S100 são heterogêneas e apresentam uma concentração significativa de íons CH4+ em comparação aos outros íons presentes (Si+ e S+) e que a amostra PSi-S100 apresenta maior concentração dos íons Si+ e S+ e também uma maior homogeneidade se comparada à amostra não tratada termicamente. Podemos concluir que a utilização da técnica de dessorção estimulada por elétrons, juntamente com a espectrometria de massa por tempo de voo, é um sucesso para caracterizar e investigar modificações morfológicas em polímeros de interesse comercial.